JP4833115B2 - 掌紋認証装置、携帯電話端末、プログラム、および掌紋認証方法 - Google Patents

Description

本発明は、掌紋認証装置、携帯電話端末、プログラム、および掌紋認証方法に関する。

近年、電子商取引や入退場管理など日常の様々な場面において、電子的な個人認証が広く利用されるようになっている。こうした個人認証には、以前からＩＣカードやパスワード等を使った単純な方法も用いられているが、より高い信頼性でセキュリティを確保することが可能な方法として、指紋や眼の虹彩、声など人間の身体的特徴や行動的特徴を利用して本人であることを確認する、いわゆるバイオメトリクス認証も実現されている。

手の平の掌紋、すなわち、感情線や生命線等の「主線」やその他の細かい「しわ」、および皮膚の「隆起線」からなる紋様は、指紋と同様に個人を識別する生体情報として利用することができ、しかも指先の指紋とは異なり加齢や摩耗による“かすれ”が少ないという特徴を持っている。このようなことから、バイオメトリクス認証の１つとして掌紋認証の技術が提案されている（例えば、非特許文献１参照）。

ここで、非特許文献１で提案されている掌紋認証の方法について説明する。この認証方法は、手の平の画像の採取、認証に用いる画像エリアの設定、画像データからビット行列で表される掌紋コードへの変換、掌紋コードと登録されたデータとの照合、の４つのプロセスからなっている。以下順に解説する。なお、本願明細書においては、「掌紋」の語を、上記「主線」、「しわ」および「隆起線」を含んだ語であると定義する。

（１）画像採取
非特許文献１の方法では、ＣＣＤカメラ等により構成された専用のスキャン装置を用いて、手の平の全体の画像データを採取する。採取された画像の例を図８に示す。

（２）認証用エリアの設定
非特許文献１では、採取した手の平の全体の画像ではなく、「主線」や「しわ」が比較的多く集まっている手の平の中央部付近の一部分の画像を使って認証を行っている。この画像エリアは図８において破線で示した領域であり、次のような処理によって決定される。
まず、人差し指と中指の付け根の間の谷間部分（点Ａとする）、および薬指と小指の付け根の間の谷間部分（点Ｂとする）が手の平全体の画像から抽出される。これは、周知の画像認識技術による処理である。そして、これら２点Ａ、Ｂを結ぶ直線をｙ軸とし、このｙ軸に垂直かつ２点Ａ、Ｂの中点を通る直線をｘ軸とした時、ｘ軸上に中心を持ち、その１辺がｘ軸と平行である正方形を設定する。この正方形が上記の破線部の領域となる。ただし、正方形の大きさ（１辺の長さ）は経験値によって定まるパラメータである。このようにして設定された認証用の正方形エリアの画像データが、図８の手の平の全体の画像から切り出される。

（３）掌紋コードへの変換
切り出された認証用の画像データは、ガボールフィルタを用いることによって画像の畳み込み処理が施される。これにより、認証用画像（図８の破線で示された正方形内の掌紋）から画像に含まれるエッジ（「主線」や「しわ」など）が抽出される。図９は、抽出後の画像の一例である。エッジ抽出の結果、白と黒の２値からなるビット行列として画像が表現されている。この２値のデータが掌紋コードである。なお、ガボールフィルタ（ガボール関数）は、与えられた画像から特定の方向と幅（周期）を持ったエッジを抽出するためによく使われる空間フィルタとして知られているものである。

（４）データの照合
上記のようにして得られた掌紋コードは、あらかじめ同様の手順により処理され登録されているマスターデータと照合される。照合は、認証の対象となる掌紋コードとマスターデータの掌紋コードとの正規化ハミング距離Ｄを計算することによって行われる。ハミング距離とは、２つのビット行列（ここでは掌紋コード）の対応するビット同士を比較して異なるビットの数を求めたものである。正規化ハミング距離Ｄは、比較される２つのビット行列の類似度が高いほど、その値が小さくなる性質を持つ（完全に同一の場合はＤ＝０となる）。そこで、閾値Ｄ_０を設け、Ｄ≦Ｄ_０となる場合に認証用画像がマスターデータと一致したとみなし認証成功とする。Ｄ＞Ｄ_０の場合は認証失敗とする。
David Zhang 他、"Online Palmprint Identification"、IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence、２００３年９月、 Vol. 25, No. 9, pp. 1041-1050

上述のように、非特許文献１に記載されている方法を用いて掌紋認証を実現することが可能である。一方、最近ではコミュニケーションツールとして携帯電話端末が広く普及しているとともに、ユーザにおけるセキュリティ意識の高まりを受けて、携帯電話端末においても信頼性の高い個人認証を実現しようという動きがある。近年の携帯電話端末はカメラ機能を搭載している機種も多いことから、このカメラを用いて上述した掌紋認証を採用するということも考えられる。

しかしながら、上述した従来の掌紋認証方式を用いることとする場合、画像採取の際に手の平の掌紋部分を正しく画像読み取り部に位置合わせする必要があるので、認証を受ける人が自ら能動的・意識的に認証動作を起こさなければならず、ユーザにとっての操作性の面で改善の余地がある。
また、非特許文献１の方式では、画像読み取り部にユーザが手の平を位置合わせするので採取される掌紋画像は位置ずれが生じないが、携帯電話端末においてカメラを用いる場合、カメラと手の平との距離や撮影画像から得られる掌紋の範囲が登録時と異なってしまうという問題も考えられる。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、ユーザが、例えば携帯電話端末を手に取って使用するというような自然な動作の流れの中で、掌紋認証を行うことが可能な掌紋認証装置、携帯電話端末、プログラム、および掌紋認証方法を提供することを目的としている。また、その掌紋認証の際に、撮像部と手の平との距離や撮影画像から得られる掌紋の範囲が登録時と異なる場合でも、正しく掌紋認証することが可能な掌紋認証装置、携帯電話端末、プログラム、および掌紋認証方法を提供することを目的としている。

本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、手の平から掌紋を含んだ画像を採取して該画像を用いて認証を行う掌紋認証装置において、前記掌紋を含んだ画像を撮影する撮像手段と、前記撮像手段により撮影された画像から所定の特徴点を基準に所定範囲の画像を認証対象画像として抽出する画像抽出手段と、特定の登録された人物にかかる掌紋の照合用画像を記憶する記憶手段と、前記画像抽出手段により抽出された認証対象画像を前記記憶手段の照合用画像と照合して、所定の閾値を基準として両者が一致すると見做された場合にユーザを認証する照合手段と、を具備し、前記撮像手段は、近接してくる物体を認識する認識手段を有し、該認識手段による認識結果に基づいて画像を撮影することを特徴とする。

この発明によれば、近接してくる手の平が認識された場合に掌紋を含んだ画像の撮影が行われるので、ユーザが認証するための意識的動作をすることなく、例えば携帯電話端末を手に取って使用する自然な動作の流れの中で掌紋認証を行うことが可能である。

また、上記掌紋認証装置において、前記認識手段は、光度、若しくはフォーカス距離、またはその両方を検出して、その時間変化量が所定の範囲内である場合に手の平が近接してきたことを認識することを特徴とする。

この発明において、ユーザが手の平を掌紋認証装置（の撮像手段）に近付けた際に撮像手段における光度やフォーカス距離が変化することを利用している。即ち、掌紋認証装置に近付く物体が手の平である場合には、その他の場合、例えば当該装置が鞄の中に仕舞われた場合などと異なり、光度やフォーカス距離が特徴的な時間変化（光度が所定の割合で減少し、フォーカス距離が所定の割合で近くなる）を示す。この時間変化を検出することにより、上記他の場合と区別して、手の平が近付いたことを認識する。これにより、ユーザが手の平を近付ける自然な動作の流れの中で掌紋認証を行うことが可能となる。

また、上記掌紋認証装置において、認証時に前記撮像手段により撮影した画像を（ｄ’−ｆ）／（ｄ−ｆ）（但し、ｄ’は該画像撮影時のフォーカス距離、ｄは前記照合用画像の撮影時のフォーカス距離、ｆは前記撮像手段の焦点距離）倍に拡大縮小してその大きさを補正する手段を備え、前記画像抽出手段は、前記補正された画像から前記認証対象画像を抽出することを特徴とする。

この発明によれば、認証時に登録時とは異なるフォーカス距離で手の平の画像を撮影した場合でも、認証時の撮影画像の大きさを登録時の撮影画像の大きさと同じに補正することができ、正しく掌紋認証を行うことが可能になる。

また、上記掌紋認証装置において、前記画像抽出手段は、前記撮像手段により撮影された画像から、前記照合用画像と同じ大きさであり且つ範囲の異なる複数の認証対象画像を抽出し、前記照合手段は、前記画像抽出手段により抽出された複数の認証対象画像のそれぞれを前記照合用画像と照合することを特徴とする。

この発明によれば、撮影時の手の平の形が異なること等に起因して撮影画像中における特徴点の位置が変化し、その結果、得られる認証対象画像の範囲が異なってしまった場合でも、複数の認証対象画像を用いて照合を行うので、それら複数のうちいずれかにおいて認証が成功することが期待される。これにより、精度良く掌紋認証を行うことが可能になる。

また、上記掌紋認証装置において、前記複数の認証対象画像のうち認証に成功した認証対象画像に対応する抽出範囲を記憶する手段を備え、前記照合手段は、前記記憶された抽出範囲の頻度に基づき照合する認証対象画像の優先度を決定することを特徴とする。

この発明によれば、複数の認証対象画像について照合を行う際の処理時間を短縮することが可能である。即ち、例えばユーザが手の平を掌紋認証装置に近付ける時の癖などにより、あるＮ枚目の認証対象画像に対応する範囲に、登録されている照合用画像と同じ掌紋の範囲がくることが多い、という状況が起こり得る（この状況では、照合の処理をＮ回行うこととなる）。そこで、Ｎ枚目で認証が成功したことを頻度情報として得ておき、次回からはそのＮ枚目の認証対象画像から照合を開始すれば、照合は１回で済むので処理時間が短縮されることになる。

また、上記掌紋認証装置において、前記複数の認証対象画像のうち認証に成功した認証対象画像に対応する抽出範囲を記憶する手段と、前記記憶された抽出範囲の頻度に基づき前記照合用画像を変更する手段と、を備えることを特徴とする。

この発明によれば、認証に成功することの多い範囲の掌紋を照合用画像とすることができるので、複数の認証対象画像について照合を行う際の処理時間を短縮することが可能である。

また、本発明は、上記掌紋認証装置を備えた携帯電話端末を提供する。

また、本発明は、手の平から掌紋を含んだ画像を採取して該画像を用いて認証を行う掌紋認証装置のコンピュータに、近接してくる手の平を認識する認識手段からの認識結果に基づいて撮像手段に該認識された手の平の画像の撮影を指示するステップと、前記撮像手段により撮影された画像から所定範囲の画像を認証対象画像として抽出するステップと、前記抽出された認証対象画像を記憶手段に記憶している特定の登録された人物にかかる掌紋の照合用画像と照合して、所定の閾値を基準として両者が一致すると見做された場合にユーザを認証するステップと、を実行させるためのプログラムを提供する。

また、本発明は、手の平から掌紋を含んだ画像を採取して該画像を用いて認証を行う掌紋認証方法において、近接してくる手の平を認識する認識手段からの認識結果に基づいて該認識された手の平から掌紋を含んだ画像を撮影するステップと、前記撮影された画像から所定範囲の画像を認証対象画像として抽出するステップと、前記抽出された認証対象画像を記憶手段に記憶している特定の登録された人物にかかる掌紋の照合用画像と照合して、所定の閾値を基準として両者が一致すると見做された場合にユーザを認証するステップと、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、ユーザが認証するための意識的動作をすることなく、例えば携帯電話端末を手に取って使用する自然な動作の流れの中で掌紋認証を行うことが可能である。また、撮像手段と手の平との距離や撮影画像から得られる掌紋の範囲が登録時と異なる場合でも、正しく掌紋認証することが可能である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳しく説明する。
図１は、本発明の一実施形態による掌紋認証装置１の構成を示すブロック図である。この掌紋認証装置１は、一般的な携帯電話端末に掌紋認証の機能が搭載されたものであり、電話機能部１０と、カメラ２１と、カメラ制御部２２と、画像補正部２３と、画像認識部２４と、画像抽出部２５と、画像変換部２６と、照合部２７と、掌紋ＤＢ（データベース）２８とから構成されている。

電話機能部１０は、一般的な携帯電話としての機能を発揮する部分であり、音声を捉えて電気信号として出力するマイク、入力信号を音として発音するスピーカ、マイクからの入力信号やスピーカへの出力信号の音声処理を行う音声処理回路、送信信号の変調処理および受信信号の復調処理を行う変復調回路や無線回路、無線電波を送受信するアンテナ、テンキー等からなる操作部、各種情報を表示する液晶ディスプレイ、装置全体の動作制御用のＣＰＵ、その他バイブレータなどから構成されている。なお、電話機能部１０を構成している上記各部は、携帯電話端末のごく一般的な構成要素であって本発明の本質とは無関係であるので、上記の各構成要素は図１中に表示していない。

カメラ２１は、手の平の掌紋を画像データとして撮影するほか、通常の写真撮影やテレビ電話等の用途に使用される。掌紋の画像を撮影する際、即ち掌紋認証を行う際には、カメラ２１はカメラ制御部２２の制御を受けて、撮影を行う。

カメラ制御部２２は、光度検出部２２１と、フォーカス距離検出部２２２と、判断部２２３とから構成される。これら各部により、カメラ制御部２２は、近接してくる物体を認識する機能と、その認識結果に基づいてカメラ２１に撮影を指示する機能を有する。図２に、カメラ制御部２２のブロック図を示す。

光度検出部２２１は、カメラ２１から供給されるシャッターを切る前の画像信号に基づいて、カメラ２１へ入射される光の光度を検出し、結果を判断部２２３へ出力する。光度の検出には、例えば、カメラ２１の各画素の画像信号を１画像分全体にわたって平均するなどの方法を用いる。

フォーカス距離検出部２２２は、カメラ２１から供給されるフォーカス距離制御信号を取得して、取得したフォーカス距離制御信号に基づいてフォーカス距離を検出し、その結果を判断部２２３へ出力する。ここで、フォーカス距離とは、カメラ２１のレンズ部分からフォーカス位置（フォーカスの合う位置）までの距離であり、フォーカス距離制御信号は、カメラ２１をオートフォーカス制御するためにカメラ制御部２２へフィードバックされる、現在のフォーカス距離を示す信号である。

判断部２２３は、光度検出部２２１から出力される光度とフォーカス距離検出部２２２から出力されるフォーカス距離を常時監視し、その値がある所定値に達した瞬間から所定時間の間における時間変化量を算出して、当該時間変化量が所定の閾値の範囲内であるか否かを判断する。そして、範囲内であると判断された場合、判断部２２３は、カメラ２１に対して画像の撮影を指示する。

図３を参照して判断部２２３の動作を具体的に説明する。
同図（ａ）は、判断部２２３が光度検出部２２１から取得した光度の時間的な変化を示したものである。時刻０において光度はＬ_０であり、その後、ユーザの手の平がカメラ２１に近付くことによって、光度は徐々に曲線Ｃ１のように低下していったとする。判断部２２３は光度が閾値Ｌ_１に達したかどうかを判断し、光度が閾値Ｌ_１に達すると、その瞬間から時間Δｔ経過後の光度Ｌ_２を求める。そして判断部２２３は、このΔｔ時間内における光度の時間変化量（Ｌ_２−Ｌ_１）／Δｔを算出して、次式
α_１≦（Ｌ_２−Ｌ_１）／Δｔ＜α_２
が成り立つか否かを判断する。なお、Δｔおよび閾値α_１、α_２は予め設定された設定値である。

同図（ｂ）は、判断部２２３がフォーカス距離検出部２２２から取得したフォーカス距離の時間的な変化を示したものである。時刻０においてフォーカス距離はｄ_０であり、その後、ユーザの手の平がカメラ２１に近付いてオートフォーカスが働くことによりフォーカス距離は徐々に曲線Ｃ２のように小さくなっていったとする。判断部２２３はフォーカス距離が閾値ｄ_１に達したかどうかを判断し、フォーカス距離が閾値ｄ_１に達すると、その瞬間から時間Δｔ経過後のフォーカス距離ｄ_２を求める。そして判断部２２３は、このΔｔ時間内におけるフォーカス距離の時間変化量（ｄ_２−ｄ_１）／Δｔを算出して、次式
β_１≦（ｄ_２−ｄ_１）／Δｔ＜β_２
が成り立つか否かを判断する。なお、閾値β_１、β_２は予め設定された設定値である。

判断部２２３は、光度とフォーカス距離の時間変化量について上記２つの式が成り立つと判断された場合、カメラ２１に対して画像の撮影を指示する。ユーザの手の平がカメラ２１に近付く際には、光度やフォーカス距離はユーザの手の平が近付いたことに対応する特徴的な時間的変化の振る舞いをする。例えば、掌紋認証装置１が置かれた部屋の電気が消された場合や、掌紋認証装置１が鞄に仕舞い込まれた場合、光度やフォーカス距離は図３の曲線Ｃ１、Ｃ２とは異なり、急激に減少するので、ユーザの手の平が近付いた場合と明確に区別することができる。したがって、時間変化量を判断する閾値α_１，α_２，β_１，β_２を適切に設定することで、ユーザの手の平が近付いてきたことを認識して、その手の平の画像をカメラ２１で確実に撮影することができる。

なお、判断部２２３は、光度の時間変化量だけ、あるいはフォーカス距離の時間変化量だけに基づいて、カメラ２１に対する撮影の指示を行うようにしてもよい。

図１に戻り説明を続ける。
画像補正部２３は、掌紋認証を行う際にカメラ２１で撮影した画像の大きさを補正し、補正した画像を画像認識部２４へ出力する。具体的には、画像補正部２３は、カメラ制御部２２から当該画像の撮影時のフォーカス距離ｄ’を取得し、掌紋ＤＢ２８からマスターデータの掌紋の画像を撮影した時のフォーカス距離ｄを取得する。そして、画像補正部２３は、カメラ２１から供給される撮影画像データを（ｄ’−ｆ）／（ｄ−ｆ）倍することにより、画像の拡大縮小を行う。但し、ｆはカメラ２１の焦点距離である。この補正処理の結果、掌紋認証時とマスターデータ登録時とでフォーカス距離が異なることにより生じる両画像の大きさの違いが補正されて、掌紋認証時に撮影した画像の大きさがマスターデータの画像の大きさと合うようになる。

画像認識部２４は、画像補正部２３により補正された手の平の画像データから、実際に掌紋の照合に使用する一部分の画像を取り出すための基準となる点Ｐを検出する画像処理を行う。この基準点として、本掌紋認証装置１では中指の付け根の中央部分を利用する。
図４に、具体的に基準点Ｐを求める処理を説明するための図を示す。同図において、画像認識部２４は、まず周知の境界線追跡アルゴリズムを用いることにより、中指の両側の境界を検出し、さらにこの２つの境界の端点Ａ、Ｂを検出する。画像認識部２４は、得られた端点ＡとＢの中点を上記の基準点Ｐとする。

画像抽出部２５は、画像認識部２４により検出された基準点Ｐを基準として、画像補正部２３から供給される補正後の手の平の画像データから実際に掌紋の照合に使用する部分である認証対象画像を決定する処理を行う。

図４および図５を参照して具体的に説明する。
画像抽出部２５は、まず、画像認識部２４によって検出された基準点Ｐと、点Ａ、Ｂを通る直線をｙ軸に設定し、このｙ軸に垂直で基準点Ｐを通る直線をｘ軸に設定する。そして、画像抽出部２５は、設定したｘｙ座標系において、各辺がｘ軸、ｙ軸に平行な正方形ＴＵＶＷ内の画像を抽出する。但し、正方形ＴＵＶＷの一辺の長さは、掌紋ＤＢ２８に登録されているマスターデータの掌紋画像の一辺よりも数ｍｍ長く設定する。ここで抽出された正方形ＴＵＶＷ内の画像は、認証対象画像を抽出するための予備画像である。

画像抽出部２５はさらに、上記予備画像からマスターデータの掌紋画像と同じ大きさを持つ複数の正方形の画像を抽出する。ここで抽出される各画像が認証対象画像である。図５に、予備画像から認証対象画像を抽出する処理を説明するための図を示す。同図において、画像抽出部２５は、予備画像（正方形ＴＵＶＷ）の頂点Ｔに接する認証対象画像Ｉ_１と、辺ＴＵに接し頂点ＴとＵの中間に位置する認証対象画像Ｉ_２と、頂点Ｕに接する認証対象画像Ｉ_３と、辺ＴＷに接し頂点ＴとＷの中間に位置する認証対象画像Ｉ_４と、正方形ＴＵＶＷの中央に位置する認証対象画像Ｉ_５と、辺ＵＶに接し頂点ＵとＶの中間に位置する認証対象画像Ｉ_６と、頂点Ｗに接する認証対象画像Ｉ_７と、辺ＶＷに接し頂点ＶとＷの中間に位置する認証対象画像Ｉ_８と、頂点Ｖに接する認証対象画像Ｉ_９と、正方形ＴＵＶＷの中央に位置し且つ中央位置に対して反時計回りに角度φ傾いた認証対象画像Ｉ_１０と、正方形ＴＵＶＷの中央に位置し且つ中央位置に対して時計回りに角度φ傾いた認証対象画像Ｉ_１１とを抽出する。

こうして、マスターデータの掌紋画像よりも広いエリアを有する正方形ＴＵＶＷの予備画像内から、複数の認証対象画像Ｉ_１〜Ｉ_１１が抽出される。これらの認証対象画像が以下に述べるように掌紋ＤＢ２８のマスターデータと照合されることになる。掌紋認証時に手の平の画像を撮影する際に、手の平の開いた形によっては、照合に用いるべき掌紋がある手の平内の位置と、画像抽出部が画像抽出の基準とする中指（基準点Ｐ）の位置との位置関係が、マスターデータの掌紋画像を撮影した時とは異なることがある。その場合でも、上記のように複数の認証対象画像を抽出してそれらを照合に用いるので、その中のいずれかで認証に成功する可能性が高い。

画像変換部２６は、画像抽出部２５によって抽出された複数の認証対象画像Ｉ_１〜Ｉ_１１のそれぞれに対して空間フィルタ関数を作用させることにより、当該画像内のエッジ（掌紋を構成する「主線」や「しわ」など）を抽出する演算を行う。この演算によって、掌紋がビット行列として表された掌紋コードが得られる。
ここで、空間フィルタ関数としては、次式の補正ガボールフィルタを用いる。

ここで、（２ｎ＋１）^２はフィルタサイズ、ｉは虚数単位、ｕは空間周波数、θはフィルタにより抽出するエッジの方向、σはガウス関数の標準偏差である。
掌紋コードＱは実数部と虚数部からなり、実数部分の掌紋コードＱ_Ｒ（ｉ，ｊ）と虚数部分の掌紋コードＱ_Ｉ（ｉ，ｊ）はそれぞれ次式で計算される。

掌紋ＤＢ２８は、特定の人物についてカメラ２１で画像を撮影し、画像認識部２４、画像抽出部２５、および画像変換部２６で処理した掌紋のデータをマスターデータとして記憶している。また、マスターデータと併せて、当該マスターデータの画像を撮影した時のフォーカス距離ｄも記憶している。記憶されたマスターデータは、照合部２７において行われる掌紋の照合処理の際に呼び出されて利用される。なお、記憶するマスターデータは一人分でも複数人分でもよい。

照合部２７は、画像変換部２６から入力された掌紋コードに対して、掌紋ＤＢ２８に記憶されているマスターデータと照合する演算を行い、所定の演算結果が得られた場合に当該掌紋コードにかかる掌紋を登録されたマスターデータと一致したと見做して、その人物を登録者本人として認証する。具体的には、照合部２７は、画像変換部２６からの掌紋コードＱ＝（Ｑ_Ｒ，Ｑ_Ｉ）と掌紋ＤＢ２８のマスターデータの掌紋コードＰ＝（Ｐ_Ｒ，Ｐ_Ｉ）との正規化ハミング距離Ｄを、次式に従って算出し、所定の閾値Ｄ_０に対しＤ≦Ｄ_０の場合にのみ、当該人物に認証を与える。但し、次式においてＮは掌紋コードのビット行列における行数および列数である。

ここで、画像変換部２６からは、認証対象画像Ｉ_１〜Ｉ_１１のそれぞれに対応した複数の掌紋コードが照合部２７へ入力される。照合部２７は、それら複数の掌紋コードを所定の順番で上記手順により照合していき、Ｄ≦Ｄ_０となる掌紋コードが見つかった時点で認証を与え、照合を終了する。
ここで、複数の掌紋コードを照合していく順番として、最も単純には、認証対象画像の順番通り（Ｉ_１，Ｉ_２，Ｉ_３，…）に照合を行う方法がある。また、過去の認証時の認証結果を利用して照合の順番を決定するようにしてもよい。例えば、認証対象画像毎に認証に成功した回数の頻度履歴を記録しておき、頻度の高い順に照合を行うようにすることとしてもよい。

次に、上述した掌紋認証装置１の動作を図６および図７に示すフローチャートを用いて説明する。
まず、初期設定として掌紋認証装置１の使用者を登録する登録モードについて説明する（図６）。初めに、使用者が操作部のテンキー等を使って所定のコマンドを入力することにより、掌紋認証装置１を登録モードに設定する（ステップＳ１１）。ここで、上記の所定のコマンドは、正規の権限を持った使用者にしか知らされていないものであるものとする。すなわち、正規使用者以外の他人は、この掌紋認証装置１のモードを登録モードに変更できないようになっている。

登録モードになると、カメラ２１が使用者の手の平の掌紋画像を撮影する（ステップＳ１２）。そして、当該画像は、画像認識部２４、画像抽出部２５、画像変換部２６によって順次処理され（ステップＳ１３〜ステップＳ１５）、Ｎ行Ｎ列のビット行列としての掌紋コードが生成される。生成された掌紋コードは掌紋ＤＢ２８にマスターデータとして格納され（ステップＳ１６）、登録モードが終了する。これにより、この掌紋認証装置１に使用者の掌紋が登録され、以降、掌紋認証装置１を搭載した携帯電話端末は、次に述べる認証の手続きを経ない限り一切の操作が不能な状態、すなわち認証モードに移行する。

次に、認証モードにおいて、掌紋認証装置１を実際に使用する際に実行される認証処理について説明する（図７）。初めに、使用者（掌紋を登録した正規の使用者でも他人でもよい）が掌紋認証装置１に手の平を近付けると、カメラ２１が上述したように手の平が近付いてきたことを認識して、当該使用者の手の平の掌紋画像を撮影する（ステップＳ２１）。

撮影された画像は、画像補正部２３によって補正が加えられた後、登録モードと同じく画像認識部２４、画像選択部２５、画像変換部２６によって順次処理されて（ステップＳ２２〜ステップＳ２４）、Ｎ行Ｎ列のビット行列としての掌紋コードが生成される。

そして、照合部２７において、上記生成された掌紋コードと掌紋ＤＢ２８から呼び出されたマスターデータの掌紋コードとの照合が行われ（ステップＳ２５）、両者が一致すると見做された場合（ステップＳ２６で“Ｙｅｓ”）は認証が成功し、掌紋認証装置１を搭載した携帯電話端末は操作可能な状態になる（ステップＳ２７）。一方、両者が一致すると見做されなかった場合（ステップＳ２６で“Ｎｏ”）には認証が失敗し、携帯電話端末は操作不能状態が維持される（ステップＳ２８）。

以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。
例えば、カメラ２１は、所定のフォーカス距離（固定値）に近付いてきた物体を手の平であるとして画像を撮影するようにしてもよい。
また、カメラ２１は、複数枚の静止画を撮影してその中から最適なものを選択するようにしてもよいし、所定時間連続した動画像を撮影して最適なコマの画像を選択するようにしてもよい。

また、複数の認証対象画像のうち認証に成功する頻度の高いものを掌紋ＤＢ２８のマスターデータとして更新していくようにしてもよい。

また、図１の照合部２７と掌紋ＤＢ２８が掌紋認証装置１ではなく、別の認証装置（例えばネットワークで接続された認証サーバなど）に搭載されており、照合処理を当該別の認証装置で行うようにしてもよい。
また、上述した各機能を実行するためのコンピュータプログラムを、掌紋認証装置１の各部を制御するコンピュータに読み込ませて実行させるようにしてもよい。
また、掌紋認証装置１は、携帯電話端末以外の情報処理端末であってカメラを搭載した情報処理端末に実装することもできる。

本発明の一実施形態による掌紋認証装置の構成を示すブロック図である。 カメラ制御部の構成を示すブロック図である。 判断部の動作を具体的に説明するための図である。 基準点Ｐを求める処理を説明するための図である。 認証対象画像を抽出する処理を説明するための図である。 掌紋認証装置の登録モードにおける動作を示すフローチャートである。 掌紋認証装置の認証モードにおける動作を示すフローチャートである。 従来例において手の平の画像から認証に用いるエリアを設定する処理を説明する図である。 掌紋コードの一例である。

符号の説明

１…掌紋認証装置 １０…電話機能部 ２１…カメラ ２２…カメラ制御部 ２３…画像補正部 ２４…画像認識部 ２５…画像抽出部 ２６…画像変換部 ２７…照合部 ２８…掌紋ＤＢ

Claims (9)

1. 手の平から掌紋を含んだ画像を採取して該画像を用いて認証を行う掌紋認証装置において、
   近接してくる物体を認識する認識手段の認識結果に基づいて、前記掌紋を含んだ画像を撮影する撮像手段と、
   特定の登録された人物にかかる掌紋の照合用画像を記憶する記憶手段と、
   前記撮像手段により撮影された画像から、所定の特徴点を基準として前記照合用画像と同じ大きさであり且つ範囲の異なる複数の認証対象画像を抽出する画像抽出手段と、
   前記画像抽出手段により抽出された複数の認証対象画像のそれぞれを前記記憶手段の照合用画像と照合して、所定の閾値を基準として両者が一致すると見做された場合にユーザを認証する照合手段と、
   前記複数の認証対象画像のうち認証に成功した認証対象画像に対応する抽出範囲を記憶する手段と、
   を具備し、
   前記照合手段は、前記記憶された抽出範囲の頻度に基づき照合する認証対象画像の優先度を決定する
   ことを特徴とする掌紋認証装置。
2. 手の平から掌紋を含んだ画像を採取して該画像を用いて認証を行う掌紋認証装置において、
   近接してくる物体を認識する認識手段の認識結果に基づいて、前記掌紋を含んだ画像を撮影する撮像手段と、
   特定の登録された人物にかかる掌紋の照合用画像を記憶する記憶手段と、
   前記撮像手段により撮影された画像から、所定の特徴点を基準として前記照合用画像と同じ大きさであり且つ範囲の異なる複数の認証対象画像を抽出する画像抽出手段と、
   前記画像抽出手段により抽出された複数の認証対象画像のそれぞれを前記記憶手段の照合用画像と照合して、所定の閾値を基準として両者が一致すると見做された場合にユーザを認証する照合手段と、
   前記複数の認証対象画像のうち認証に成功した認証対象画像に対応する抽出範囲を記憶する手段と、
   前記記憶された抽出範囲の頻度に基づき前記照合用画像を変更する手段と、
   を具備する
   ことを特徴とする掌紋認証装置。
3. 前記認識手段は、光度、若しくはフォーカス距離、またはその両方を検出して、その時間変化量が所定の範囲内である場合に手の平が近接してきたことを認識することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の掌紋認証装置。
4. 認証時に前記撮像手段により撮影した画像を（ｄ’−ｆ）／（ｄ−ｆ）（但し、ｄ’は該画像撮影時のフォーカス距離、ｄは前記照合用画像の撮影時のフォーカス距離、ｆは前記撮像手段の焦点距離）倍に拡大縮小してその大きさを補正する手段を備え、
   前記画像抽出手段は、前記補正された画像から前記認証対象画像を抽出する
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１の項に記載の掌紋認証装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれか１の項に記載の掌紋認証装置を備えた携帯電話端末。
6. 手の平から掌紋を含んだ画像を採取して該画像を用いて認証を行う掌紋認証装置のコンピュータに、
   近接してくる手の平を認識する認識手段からの認識結果に基づいて撮像手段に該認識された手の平の画像の撮影を指示するステップと、
   前記撮像手段により撮影された画像から、所定の特徴点を基準として照合用画像と同じ大きさであり且つ範囲の異なる複数の認証対象画像を抽出するステップと、
   前記抽出された複数の認証対象画像のそれぞれを、記憶手段に記憶している特定の登録された人物にかかる掌紋の照合用画像と照合して、所定の閾値を基準として両者が一致すると見做された場合にユーザを認証するステップと、
   前記複数の認証対象画像のうち認証に成功した認証対象画像に対応する抽出範囲を記憶するステップと、
   前記記憶された抽出範囲の頻度に基づき照合する認証対象画像の優先度を決定するステップと、
   を実行させるためのプログラム。
7. 手の平から掌紋を含んだ画像を採取して該画像を用いて認証を行う掌紋認証装置のコンピュータに、
   近接してくる手の平を認識する認識手段からの認識結果に基づいて撮像手段に該認識された手の平の画像の撮影を指示するステップと、
   前記撮像手段により撮影された画像から、所定の特徴点を基準として照合用画像と同じ大きさであり且つ範囲の異なる複数の認証対象画像を抽出するステップと、
   前記抽出された複数の認証対象画像のそれぞれを、記憶手段に記憶している特定の登録された人物にかかる掌紋の照合用画像と照合して、所定の閾値を基準として両者が一致すると見做された場合にユーザを認証するステップと、
   前記複数の認証対象画像のうち認証に成功した認証対象画像に対応する抽出範囲を記憶するステップと、
   前記記憶された抽出範囲の頻度に基づき前記照合用画像を変更するステップと、
   を実行させるためのプログラム。
8. 手の平から掌紋を含んだ画像を採取して該画像を用いて認証を行う掌紋認証方法において、
   近接してくる手の平を認識する認識手段からの認識結果に基づいて該認識された手の平から掌紋を含んだ画像を撮影するステップと、
   前記撮影された画像から、所定の特徴点を基準として照合用画像と同じ大きさであり且つ範囲の異なる複数の認証対象画像を抽出するステップと、
   前記抽出された複数の認証対象画像のそれぞれを、記憶手段に記憶している特定の登録された人物にかかる掌紋の照合用画像と照合して、所定の閾値を基準として両者が一致すると見做された場合にユーザを認証するステップと、
   前記複数の認証対象画像のうち認証に成功した認証対象画像に対応する抽出範囲を記憶手段に記憶するステップと、
   前記記憶された抽出範囲の頻度に基づき照合する認証対象画像の優先度を決定するステップと、
   を含むことを特徴とする掌紋認証方法。
9. 手の平から掌紋を含んだ画像を採取して該画像を用いて認証を行う掌紋認証方法において、
   近接してくる手の平を認識する認識手段からの認識結果に基づいて該認識された手の平から掌紋を含んだ画像を撮影するステップと、
   前記撮影された画像から、所定の特徴点を基準として照合用画像と同じ大きさであり且つ範囲の異なる複数の認証対象画像を抽出するステップと、
   前記抽出された複数の認証対象画像のそれぞれを、記憶手段に記憶している特定の登録された人物にかかる掌紋の照合用画像と照合して、所定の閾値を基準として両者が一致すると見做された場合にユーザを認証するステップと、
   前記複数の認証対象画像のうち認証に成功した認証対象画像に対応する抽出範囲を記憶手段に記憶するステップと、
   前記記憶された抽出範囲の頻度に基づき前記照合用画像を変更するステップと、
   を含むことを特徴とする掌紋認証方法。

Images